Ã‰lÃ©ments de gÃ©ologie de la rÃ©gion d'Addis Abeba

Erwan Le Fol — 2014-11-10T13:49:23Z

I - La situation du Shoa

La région du Shoa (Shewa) occupe le centre de l'Éthiopie. Ses limites sont en partie constituées par les cours des rivières : au Nord le Nil Bleu, à l'Est l'Awash, à l'Ouest la Gibé. La limite Sud passe au niveau du lac Awassa.

Le Shoa dans l'Ã‰thiopie.

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Les faciès géologique de la région du Shoa sont au nombre de trois :

FaciÃ¨s de la rÃ©gion du Shoa.

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Le plateau éthiopien : altitude moyenne 2500m avec des reliefs dépassant 3000m.

Le canyon* du Nil Bleu et ses affluents* : creusé dans le plateau*, d'une altitude de 1200 à 1500m.

La région du Rift* : région effondrée à 1000m d'altitude, continuation de l'Afar, occupée par les grands lacs de la région Oromo.

Aperçu de la géologie de l'Éthiopie :

SchÃ©ma structural de la carte gÃ©ologique dâ€™Ã‰thiopie. In situ.

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Pour aller plus loin : la carte géologique de la région du Shoa


Carte gÃ©ologique de la rÃ©gion du Shoa: Cliquez sur l'image pour l'agrandir

La partie centrale de l'Éthiopie est recouverte par d'épaisses coulées* volcaniques : les Trappes*.

Le creusements du Nil et de ses affluents permet de voir les terrains sous-jacents* : des roches sédimentaires* reposant sur des roches anciennes métamorphiques* et cristallines *.

Le fossé du Rift* est rempli de roches volcaniques* et sédimentaires* récentes.

II - Les roches anciennes

Les roches anciennes sont recouvertes par des roches sédimentaires et volcaniques. Elles ne sont visibles que lorsque les roches qui les recouvrent ont été déblayées* par l'érosion*, comme on peut le voir dans le canyon du Nil Bleu.

Dans la région du Shoa, les affleurements* sont rares et peu accessibles. Ils sont situés essentiellement au Nord-Ouest, dans la basse vallée du Guder (il s'agit surtout de gneiss*). Il faut aller plus à l'Ouest dans le Wellega (Lekempti, Ghimbi) pour voir de grands affleurements de roches métamorphiques* (gneiss, micaschistes…) et éruptives* (granites, diorites…).

Ces roches sont de vieilles roches sédimentaires* et éruptives* qui ont été plissées* et métamorphisées* à l'époque du Protérozoïque* et du Paléozoïque* (de 1000 à 400 millions d'années). Elles constituaient une terre émergée rattachée au reste de l'Afrique, à l'Arabie et à l'Inde actuelle. Ce vieux continent a subi l'érosion aérienne pendant le Paléozoïque* pour être transformé finalement en une immense pénéplaine*.

Dans la vallée du Nil, près du confluent* avec le Guder, on a trouvé de larges sillons* creusés dans les roches métamorphiques* et remplis de grès* et conglomérats* anciens : il s'agit des alluvions* des rivières qui ont érodé* le continent pendant l'ère Paléozoïque*.

Remarquons que la phase de plissement* ayant eu lieu au Protérozoïque* est la seule connue en Éthiopie : les roches formées ultérieurement ne sont pas plissées.

III - Les roches sédimentaires du Mésozoïque

COUPE GÉOL profil sédimentaire schéma à faire

Coupe réalisée au niveau du Nil bleu et présentant la succession des roches sédimentaires du mésozoïque.

Introduction

Les principaux affleurements* des roches sédimentaires* du mésozoïque* se trouvent dans le canyon* du Nil et de ses affluents ; vers Goha Tsion, Debre Libanos, Alem Meda, Ambo.

La route d'Addis Abeba à Debre Marcos descend dans le canyon du Nil au-delà de Goha Tsion. Les roches affleurent le long de la route. En descendant le Nil jusqu'au confluent* du Guder, on voit que les grès* inférieurs reposent sur les roches anciennes. (Voir coupe stratigraphique* dans le canyon du Nil Bleu)

On retrouve la même succession de roches en descendant dans le canyon du Mugher dans la région d'Alem Meda. Les grès supérieurs sont plus épais. Les calcaires* sont exploités dans une carrière et remontés sur le plateau par un télébenne.

On s'intéresse donc à l'étude des différents faciès* de roches sédimentaires.

1. Faciès des grès inférieurs

2. Faciès des argiles et du gypse

3. Faciès des calcaires

4. Faciès des grès supérieurs

III-1. Faciès des grès inférieurs

Description

Photo de grès :

Ces grès* se trouvent au-dessous des calcaires* et du gypse*. Ils reposent sur les roches anciennes. On les appelle encore « Grès d'Adigrat » du nom d'une ville du Tigré où ils ont été décrits pour la première fois.

Ce sont des grès* compacts blancs devenant rougeâtres au contact de l'air. Ils sont formés surtout de grains contenant des oxydes de fer. Ils sont bien stratifiés*. Certaines couches sont constituées de conglomérats* faits de fragments usés de roches anciennes (gneiss*, quartz*, filon*).

Par endroits, les grès* en petits bancs alternent avec des argiles* rouges.

L'épaisseur totale des grès atteint 700 mètres.

Origine

Ces roches détritiques* proviennent de l'érosion* des roches anciennes. Supposons qu'au début du mésozoïque* (Trias*) le climat soit sec. La rare végétation protège mal le sol. Les pluies d'orage produisent une érosion intense. Les débris des roches anciennes sont entraînés par les rivières temporaires jusque dans la mer. Ils s'accumulent en bordure du littoral.

Ces grès* recouvrent tout le Shoa : c'est donc que la mer a envahi la région. Cette transgression* marine est due probablement à l'enfoncement du continent.

Ce mouvement a commencé au Trias.

L'avancée de la mer est accompagnée du dépôt des grès d'Adigrat qui sont appelés un « faciès gréseux de transgression ».

Au début de l'époque Jurassique*, tout le Shoa est immergé.

III-2. Faciès des argiles et du gypse

Description

Photo de gypse

Le gypse* et les argiles* affleurent le long de la route traversant le canyon* du Nil Bleu à une dizaine de km de Goha Tsion. L'aspect du gypse* est variable : saccharoïde* ou fibreux, blanc, gris ou jaunâtre. Il est rayable à l'ongle. Il est utilisé pour la fabrication du plâtre. Il est disposé en de nombreuses couches, dont certaines dépassent plusieurs mètres d'épaisseur, séparées par des couches d'argiles* et de calcaire dolomitique* (carbonate de calcium et de magnésium).

Les argiles* sont de couleurs variées : vertes, rouge, brune. Leur couleur dépend des minéraux contenus. Ces roches forment une épaisseur de 500 m environ. Elles ont été déposées au début du Jurassique*.

Origine

Le gypse* est une roche d'origine lagunaire*. Au jurassique*, la mer forme sur les grès d'Adrigrat des lagunes* où se déposent le gypse* et les argiles*. Le fond de la lagune s'enfonce au fur et à mesure que les sédiments s'accumulent (subsidence*) : l'entendue du gisement* est limitée mais l'épaisseur peut être importante. Dans d'autres régions Éthiopie, il n'y a pas de gypse* au-dessus des grès d'Adrigrat.

III-3. Faciès des calcaires

III-4. Faciès des grès supérieurs

IV - Les roches volcaniques Cénozoïque

V - Les grandes lignes de l'histoire géologique de l'Éthiopie

La région du Shoa en Éthiopie et en Afrique à travers le temps.


Ã‰chelle stratigraphique, d'aprÃ¨s le travail de l'International Commission on Stratigraphy (fÃ©vrier 2008).: TÃ©lÃ©charger le document.

L'histoire géologique peut être découpée en différentes époques caractérisées, notamment par les condition de formation sédimentaires.

L'histoire du Shoa peut être envisagée en suivant les quatre grands erathèmes :

1. Protérozoïque du Précambrien

2. Paléozoïque

3. Mésozoïque

4. Cénozoïque

5. Schéma bilan pour une vision globale

V-1. Protérozoïque

Pendant cette longue période qui a duré près de 4 milliards d'années, de nombreuses orogenèses*, des sédimentations* et la mise en place de roches cristallines ont édifié un immense continent comprenant l'Afrique actuelle, l'Inde, l'Arabie, Madagascar et probablement l'Antarctique et l'Amérique du sud. C'est le continent du Gondwana. Le « noyau » de Éthiopie est alors formé.

V-2. Paléozoïque

Les mouvements orogéniques* se poursuivent au début du Paléozoïque*. La mer s'étend au nord et au sud de l'Afrique en y déposant des sédiments. l'Éthiopie reste émergée.

Les mouvements hercyniens* de la fin du paléozoïque provoquent l'émersion* du nord et du sud de l'Afrique. Des glaciers s'étendent au sud d'une énorme quantité de sédiments continentaux principalement gréseux* formant le faciès* du Karoo. Ce faciès se retrouve en Inde et à Madagascar, c'est-à-dire sur les différentes parties de l'ancien continent de Gondwana. Il est mal représenté en Éthiopie par quelques dépôts fluvio-lacustres*.

V-3. Mésozoïque

Le sud de l'Afrique reste désormais presque totalement émergé. La transgression* Mésozoïque* commence au Trias en Éthiopie. Elle atteint son extension maximale au Jurassique* et Crétacé* au nord de l'Afrique. Elle détermine en Éthiopie le dépôt de grès* d'Adigrat et des calcaires* d'Antalo.

La mer se retire graduellement au Crétacé*. En Éthiopie, elle se retire au sud-est en déposant les grès* supérieurs ; elle subsiste seulement dans l'Ogaden. Les parties émergées subissent des phénomènes d'érosion*.

V-4. Cénozoïque

Cette période est caractérisée par quelques transgressions mais surtout par les mouvements de l'orogenèse* alpine intenses en Afrique du Nord. En Afrique Orientale, ces mouvements produisent des soulèvements, des effondrements et des cassures par où s'épanchent des roches volcaniques.

La mer Rouge se forme, l'Éthiopie se soulève et est recouverte par l'épaisse série des trappes*.

Des mouvements tardifs provoquent l'effondrement du rift* et la montée du plateau que les rivières creusent au fur et à mesure de l'ascension (formation des canyons). Le volcanisme s'intensifie. (Série d'Aden).

Les glaciations Cénozoïque* se traduisent en Afrique par des variations climatiques, en particulier par l'augmentation de la pluviosité. En Éthiopie, de grands lacs s'installent pendant les périodes humides ; l'altération* des roches donne des latérites* pendant les périodes chaudes. Les mouvements tectoniques continuent.

Certaines failles sont encore actives de nos jours. Elles déterminent les séismes et les manifestations volcaniques (exemple : la grande faille E-W d'Addis Abeba à Ambo).

V-5. Schéma bilan de l'histoire géologique du Shoa


Histoire gÃ©ologique de la rÃ©gion dâ€™Addis Abeba.: (voir l'article : Ã©lÃ©ments de gÃ©ologie de la rÃ©gion d'Addis Abeba) TÃ©lÃ©charger le document.

VI - Quelques excursions géologiques

Lexique

Affleurement : partie d'un terrain visible à la surface de la Terre.

Affluent : cours d'eau qui se jette dans un autre.

Agate : voir Silice

Agréger : unir en un tout.

Alluvion : dépôt de sédiments abandonnés par un cours d'eau.

Altération (de roches) : modification des propriétés physico-chimiques des minéraux et donc des roches par les agents atmosphériques, par les eaux souterraines et les eaux thermales.

Bifurcation : division en deux branches.

Bivalve : mollusque à symétrie bilatérale, dont la coquille se compose de deux parties.

Brachiopode : groupe zoologique comprenant des individus enfermés dans une coquille bivalve à symétrie bilatérale.

Brèche : conglomérat d'éléments anguleux liés par un ciment naturel.

Butte : petite élévation de terre (ex : colline).

Calcaire : roche de faible dureté, effervescente à froid sous l'action d'un acide dilué.

Caldera : cratère géant de quelques kilomètres à quelques dizaines de kilomètres de diamètre, aux contours circulaires.

Cambrien : système le plus ancien de l'ère primaire.

Canyon : gorge très profonde creusée par un cours d'eau dans une chaîne de montagne.

Carbonifère : époque géologique de la fin de l'ère primaire.

Cascade : succession de chutes d'eau.

Cendre (volcanique) : fragment de roches effusives projetées par les volcans.

Cénozoïque :Ère géologique comprenant le Mésozoïque et le quaternaire.

Cinérite : roche formée par accumulation de cendres volcaniques.

Chaux : oxyde de calcium.

Compacte : qui est formé de parties serrées, dont les éléments constitutifs sont très cohérents.

Cône : accumulation de laves et/ou de blocs, scories et cendres.

Confluent : endroit où deux cours d'eau se joignent.

Conglomérat : roche sédimentaire détritique formée de galets ou de fragments anguleux d'autres roches.

Coulée : action de s'écouler ; son résultat.

Cratère : dépression circulaire limitée par un bord abrupt.

Crétacé : système du mésozoïque, le crétacé est la dernière période de l'ère secondaire, de -135 à - 65 millions d'années.

Déblayer : débarrasser un endroit de ce qui encombre.

Détritique : roche sédimentaire composée partiellement de débris.

Diorite : roche éruptive grenue formée en abondance de cristaux de feldspath.

Dôme : relief ou masse rocheuse dont la forme générale est hémisphérique.

Dyke : lame épaisse de quelques dizaines ou centaines de mètres de roches magmatiques recoupant les structures de l'encaissant.

Énergie Calorifique : énergie qui donne de la chaleur.

Éocène : division stratigraphique de l'ère tertiaire.

Ère : une des plus longues divisons géochronologiques.

Ère quaternaire : de -1.8 millions d'années à nos jours.

Ère secondaire : de -270 à -65 millions d'années.

Ère tertiaire : de -65 à-1.8 millions d'années.

Éroder : détruire par une action, dégrader.

Érosion : ensemble des phénomènes externes qui, à la surface du sol ou à faible profondeur, enlève tout ou une partie des terrains existants et modifie ainsi le relief.

Éruptive : qui comprend ou est associé à une éruption.

Excursion : court voyage ou promenade de plaisir ou d'étude.

Faciès : ensemble de caractères d'une roche, qui témoigne du milieu et des conditions dans lesquelles elle s'est constituée.

Filon : masses allongées de roches éruptives de substances minérales qui existent dans le sol au milieu de couches de natures différentes.

Fluvio-lacustres : se dit de sédiments continentaux dont l'origine est mixte, alluviale.

Forage : puit de petit diamètre creusé mécaniquement et destinée à l'exploitation d'une nappe d'eau souterraine, d'un gisement de pétrole…

Fumerolles : échappement régulier et continu de gaz issus d'un volcan.

Gastéropode : groupe zoologique composé d'individus possédant un pied servant à la reptation, et sécrétant, sauf exception, une coquille unique plus ou moins enroulée. (Ex : Escargot).

Geysérite : roche déposée autour de la bouche d'un geyser, souvent peu cohérente, composée surtout de silice et d'un peu d'alumine.

Gisement : disposition des couches de minéraux dans le sous-sol.

Gneiss : roche métamorphique constituée d'alternance de lits de micas et de lits de quartz et de feldspaths.

Grès : roche sédimentaire détritique formée essentiellement de grains de quartz réunis par un ciment siliceux ou calcaire.

Gréseuse : de la nature du grès ; contenant du grès.

Gypse : sulfate hydraté monoclinique à clivage parfait, à aspect vitreux translucide.

Hercynien : relatif au cycle orogénique du Primaire qui s'étend du Dévonien jusqu'au Permien.

Huître : mollusque bivalve comestible, fixé aux rochers marins par une valve de sa coquille.

Ignimbrite : roche formée par accumulation de débris de laves acides.

Imprégnation : pénétration d'une substance dans une autre.

Intercalation : action d'intercaler, insérer quelque chose dans un ensemble.

Jurassique : seconde période de l'ère secondaire.

Lacustre : relative au lac, qui vit auprès d'un lac.

Lagune : étendue d'eau de mer entre la terre ferme et un cordon littoral.

Lamellibranche : classe de mollusques aquatiques bivalves aux branchies en formes de lamelles.

Lapilli : petite pierre poreuse projetée par les volcans en éruption.

Latérite : sol des climats tropicaux riches en alumine et en oxyde de fer qui lui confère une couleur rouge brique.

Magnétite : minerai noir, oxyde magnétique naturel de fer.

Marne : mélange naturel d'argile et de calcaire.

Métamorphique : roche métamorphique, qui a été modifié dans sa structure par l'action de la chaleur et de la pression.

Mésozoïque : Ère géologique ayant duré de 245 à 65 million d'années. Elle comprend le Trias, le Jurassique et le Crétacé.

Miocène : troisième période de l'ère tertiaire.

Obsidienne : roche volcanique vitreuse de couleur sombre à noire.

Oligocène : série du Cénozoïque entre l'Éocène et le Miocène (de – 34 à -23,5 millions d'années)

Opale : pierre fine à reflet irisé (qui prend la couleur du prisme), variété de silice hydratée.

Orogenèse : tout processus conduisant à la formation de reliefs.

Paléozoïque : Ère géologique ayant duré de 570 à 230 million d'années.

Pénéplaine : surface caractérisée par des pentes faibles, des vallées évasées et des dépôts superficiels, stade final du cycle de l'érosion d'un relief en l'absence d'un rajeunissement de celui-ci.

Phonolite : roche volcanique pauvre en silice, contenant des feldspath souvent mise en place à l'état visqueux sous la forme d'un dôme.

Plateau : surface de terrain à peu près plane, délimitée par des vallées encaissées.

Pliocène : série du Cénozoïque succédant au Miocène (de -5.3 à -1.64 millions d'années).

Plissement : déformation des couches sédimentaires liées à une ou plusieurs orogenèses.

Polype : forme fixée des coraux.

Polypiers : squelette calcaire sécrété par les polypes solitaires ou coloniaux.

Précambrien : première période de l'histoire de la Terre dont on évalue la durée à 4 milliards d'années.

Protérozoïque : Portion la plus récente des temps précambriens (2 500 à 570 millions d'années).

Pyroclastiques : se dit d'une roche formée de projections volcaniques lors d'une éruption.

Quaternaire : système supérieur du Cénozoïque.

Quartz : silice cristallisée que l'on trouve dans de nombreuses roches (granites, grés).

Recrudescence : brusque réapparition.

Régression : retour à un état antérieur.

Rhyolithe : roche magmatique effusive, riche en verre de teinte claire, à microlithes et phénocristaux rares : feldspath, amphiboles, et biotite.

Saccharoïde : qui à l'apparence du sucre.

Scorie : fragment de lave vacuolaire de faible densité hérissé de pointes.

Scoriacés : de la nature de scorie.

Sédimentaires : se dit de roches formées à la surface de la Terre. Elles sont très variées car leur genèse dépend de nombreux facteurs. Elles constituent le plus souvent des dépôts stratifiés en lits superposés.

Sédimentation : ensemble de processus conduisant la formation et au dépôt de sédiments.

Silice : corps solide d'une grande dureté, blanc ou incolore, très abondant dans la nature.

Silicification : migration de la silice dans certaines roches métamorphiques.

Sillon : fossé.

Souder : joindre, réunir ou adhérer.

Soufflure : petite cavité contenant des gaz sous pression qui se forme pendant la solidification d'un métal ou de verre.

Sous-jacents : qui est situé au-dessous.

Stratification : disposition des matériaux par couche.

Stratigraphie : étude de la succession des dépôts sédimentaires à la surface de la Terre.

Subsidence : enfoncement progressif, pendant une assez longue période, du fond d'un bassin sédimentaire. C'est ce phénomène qui permet en particulier l'accumulation sur de fortes épaisseurs de sédiments qui se sont cependant formés sous une faible profondeur d'eau.

Télébenne : téléférique à un seul câble et à plusieurs petites cabines.

Trachyte : lave grise contenant de gros cristaux. Transgression : avancée lente de la mer due à une remontée d'un niveau marin lors d'une période interglaciaire, d'une érosion rapide du rivage ou d'un affaissement tectonique.

Trapp (ou Trappe) : empilement de coulées de lave régulier et horizontal, épaisses de 5 à 15 mètres (parfois de 100 mètres), sur des surfaces atteignant plusieurs milliers de kilomètres carrés, avec une épaisseur pouvant atteindre 2000 à 3000 mètres.

Travertin : équivalent de tufs calcaire, calcaire continental plus au moins vacuolaire grossièrement lité.

Tufs (volcaniques) : roches formées par accumulation de projections volcaniques en fragments de quelques millimètres, pouvant contenir des blocs ou des cendres, consolidés sous l'action de l'eau.

Vacuole : cavité d'ordre millimétrique ou centimétrique dans une roche, vide ou remplie de minéraux différents de ceux de la roche elle-même.

Vacuolaires : se dit de la structure des roches montrant de petites cavités. Viaduc : pont d'une longueur exceptionnelle.

Zéolithe : silicate naturel hydraté dont les gisements se rencontrent surtout dans les cavités des laves basiques.

Bibliographie

BEAUCHAMP J., LEMOIGNE Y. 1973. La géologie de la région d'Addis Abeba. Lycée Franco-Éthiopien Guebre-Mariam.

HIRSCH B., ROUSSEL B. et Al. 2009. Le Rift est-africain : Une singularité plurielle. IRD Édition. Publications scientifiques du Muséum.

KAZMIN V. et Al. 1972. Geological map of Ethiopia. échelle : 1:2 000 000. Geological survey of Ethiopia.

FOUCAULT A., RAOULT J.F. 1996. Dictionnaire de géologie. 4ème édition, 2ème tirage. Masson. Guides géologiques régionaux.

MATTAUER M. 1998. Ce que disent les pierres. Bibliothèque pour la science.

SVT monde

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Nouvelles dispositions pour les dissections

Ã‰lÃ©ments de gÃ©ologie de la rÃ©gion d'Addis Abeba

I - La situation du Shoa

II - Les roches anciennes

III - Les roches sédimentaires du Mésozoïque

III-1. Faciès des grès inférieurs

III-2. Faciès des argiles et du gypse

III-3. Faciès des calcaires

III-4. Faciès des grès supérieurs

IV - Les roches volcaniques Cénozoïque

V - Les grandes lignes de l'histoire géologique de l'Éthiopie

V-1. Protérozoïque

V-2. Paléozoïque

V-3. Mésozoïque

V-4. Cénozoïque

V-5. Schéma bilan de l'histoire géologique du Shoa

VI - Quelques excursions géologiques

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